EGLN3

Egl devet homolog 3 je protein koji je kod ljudi kodiran genom EGLN3. ELGN3 je član natporodice alfa-ketoglutarat-zavisnih hidroksilaza, koje su proteini koji ne sadrže hemijsko gvožđe.

EGLN3
Identifikatori
Aliasi	EGLN3
Vanjski ID-jevi	OMIM: 606426 MGI: 1932288 HomoloGene: 32531 GeneCards: EGLN3
Lokacija gena (čovjek) Hrom. Hromosom 14 (čovjek) Bend 14q13.1 Početak 33,924,227 bp Kraj 34,462,774 bp
Lokacija gena (miš) Hrom. Hromosom 12 (miš) Bend 12|12 C1 Početak 54,225,767 bp Kraj 54,250,646 bp
Obrazac RNK ekspresije Više referentnih podataka o ekspresiji
Ontologija gena Molekularna funkcija • 2-oxoglutarate-dependent dioxygenase activity • iron ion binding • L-ascorbic acid binding • dioxygenase activity • vezivanje iona metala • GO:0001948, GO:0016582 vezivanje za proteine • GO:0050602 oxidoreductase activity, acting on paired donors, with incorporation or reduction of molecular oxygen • oxidoreductase activity • peptidyl-proline 4-dioxygenase activity Ćelijska komponenta • nukleoplazma • jedro • citoplazma • citosol Biološki proces • response to hypoxia • regulation of neuron apoptotic process • peptidyl-proline hydroxylation to 4-hydroxy-L-proline • cellular response to DNA damage stimulus • regulation of cell population proliferation • regulation of transcription from RNA polymerase II promoter in response to hypoxia • activation of cysteine-type endopeptidase activity involved in apoptotic process • protein hydroxylation • GO:0097285 apoptoza Izvori:Amigo / QuickGO
Ortolozi
Vrste	Čovjek	Miš
Entrez	112399	112407
Ensembl	ENSG00000129521	ENSMUSG00000035105
UniProt	Q9H6Z9	Q91UZ4
RefSeq (mRNK)	NM_001308103 NM_022073	NM_028133
RefSeq (bjelančevina)	NP_001295032 NP_071356	NP_082409
Lokacija (UCSC)	Chr 14: 33.92 – 34.46 Mb	Chr 12: 54.23 – 54.25 Mb
PubMed pretraga
Wikipodaci
Pogledaj/uredi – čovjek Pogledaj/uredi – miš

Taylor (2001) utvrdio je da gen EGLN3 ima pet egzona. Hirsila et al. (2003) našli su da gen EGLN3 ima četiri kodirajuća egzona. Hartz (2012) mapirala je gen EGLN3 gene na homosomu 14, sekvenca q13.1, naa osnovu poravnavanja sekvenceEGLN3 (GenBank AJ310545) sa genomskom sekvencom (GRCh37).

Aminokiselinska sekvenca

Dužina polipeptidnog lanca je 239 aminokiselina, a molekulska težina 27.261 Da

10		20		30		40		50
MPLGHIMRLD		LEKIALEYIV		PCLHEVGFCY		LDNFLGEVVG		DCVLERVKQL
HCTGALRDGQ		LAGPRAGVSK		RHLRGDQITW		IGGNEEGCEA		ISFLLSLIDR
LVLYCGSRLG		KYYVKERSKA		MVACYPGNGT		GYVRHVDNPN		GDGRCITCIY
YLNKNWDAKL		HGGILRIFPE		GKSFIADVEP		IFDRLLFFWS		DRRNPHEVQP
SYATRYAMTV		WYFDAEERAE		AKKKFRNLTR		KTESALTED

Simboli

C: Cistein
D: Asparaginska kiselina
E: Glutaminska kiselina
F: Fenilalanin
G: Glicin
H: Histidin
I: Izoleucin
K: Lizin
L: Leucin
M: Metionin
N: Asparagin
P: Prolin
Q: Glutamin
R: Arginin
S: Serin
T: Treonin
V: Valin
W: Triptofan
Y: Tirozin

Kloniranje i ekspresija

HIF je transkripcijski kompleks koji ima središnju ulogu u homeostazi kisika kod sisara. Posttranslacijska modifikacija prolil-hidroksilacijom ključni je regulatorni događaj koji cilja HIF-alfa (HIF1), podjedinice za proteasomsko uništavanje putem von Hippel-Lindau (VHL) kompleksa sveprisutnosti. Epstein et al. (2001) definirali su konzervirani put HIF-VHL-prolil hidroksilaze kod C. elegans i identificirali Egl9 kao dioksigenazu koja regulira HIF prolil-hidroksilacijom. U ćelijama sisara pokazali su da su HIF-prolil hidroksilaze predstavljene s tri proteina sa konzerviranim motivom koordinacije 2-histidin-1-karboksilatnog gvožđa na katalitskom mjestu. Geni koji kodiraju ove proteine klonirani su i autori su ih nazvali PHD1, PHD2 i PHD3. Direktna modulacija aktivnosti rekombinantnih enzima stupnjevanom hipoksijom, helacijom gvožđa i kobaltnim ionima odražavala je karakteristike HIF indukcije in vivo, ispunjavajući potrebe za tim enzimima kao senzora kisika koji regulišu HIF. Bruick i McKnight (2001) neovisno su identificirali konzervirane enzime porodice HIF prolil-hidroksilaze, koje su nazvali HPH1, 2, odnosno 3, a čini se da su odgovorni za posttranslacijsku modifikaciju HIF-a koja ga cilja na ubikvitinaciji. Taylor (2001) izvijestio je da EGLN3 miša i čovjeka dijeli 97% identiteta aminokiselina. Kvantitativnom RT-PCR snslizom 17 ljudskih tkiva, Oehme et al. (2002) otkrili su da je ekspresija EGLN3 najviša u srcu, umjerena u posteljici i niska u mozgu, skeletnim mišićima, masnom tkivu, tankom crijevu i bubrezima. U drugim ispitivanim tkivima nije otkrivena mala ili bilo kakva ekspresija. Neovisno, Hirsila et al. (2003) klonirali su HIFP4H1, HIFP4H2 i HIFP4H3 PCR-om ljudske cDNK debelog crijeva, aorte i pluća. Izvedeni protein HIFP4H3 od 239 aminokiselina pune dužine sadrži C-terminalni katalitski domen koj sadrži motive za vezivanje željeza i C5 karboksilnu skupinu 2-oksoglutarata. Također su identifikovali vanjsku varijantu HIFP4H3 koja kodira protein kojem nedostaju aminokiseline 26 do 119. PCR analiza otkrila je gotovo uporedivu ekspresiju dvije varijante HIFP4H3 u svim ispitivanim tkivima, sa najvećom ekspresijom u srcu odraslih, mozgu, placenti, plućima i skeletnim mišićima i u fetusnom srcu, slezeni i skeletnim mišićima.

Funkcija gena

U kultiviranim stanicama sisara, Bruick i McKnight (2001) otkrili su da je neprimjerena akumulacija HIF-a uzrokovana prisilnom ekspresijom podjedinice HIF1-alfa u normoksičnim uvjetima ublažena koekspresijom HPH. Suzbijanje HPH u uzgojenim ćelijama Drosophila melanogaster pomoću interferencije RNK rezultiralo je povišenom ekspresijom gena LDH, induciranog hipoksijom pod normoksičnim uslovima. Zaključili su da je HPH bitna komponenta puta kojim ćelije osjećaju kisik. Koristeći rekombinantne proteine eksprimirane u ćelijama insekata, Hirsila et al. (2003) otkrili su da HIFP4H1, HIFP4H2 i HIFP4H3 pokazuju in vitro hidroksilaciju peptida sa 19-ostataka, zavisnu od 2-oksoglutarata, što odgovara C-terminalnom mjestu prolil-hidroksilacije HIF1-alfa. Sva tri enzima pokazala su nižu ili nikakvu aktivnost prema peptidu koji odgovara N-terminalnom navodnom mjestu prolil-hidroksilacije u HIF1-alfa. Sva tri enzima su hidroksilirani peptidi, dizajnirani sa navodnih mjesta prolil-hidroksilacije ljudskog HIF2-alfa (EPAS1), HIF3-alfa (HIF3A) i HIF-alfa C. elegans. Izoforma kodirana kratkom varijantom prerade HIFP4H3 bila je neaktivna. Nakayama et al. (2004) pokazali su da se brojnost PHD1 i PHD3 regulira njihovim ciljanjem na razgradnju ovisnu o proteasomu, pomoću E3 ubikvitin-ligaza SIAH1 i SIAH2, u uvjetima hipoksije. Siah2-nulti mišji fibroblasti pokazali su produženi Phd3 poluživot, što je rezultiralo nižim nivoima ekspresije Hif1a tokom hipoksije. Ekspresija Hif1a inducirana hipoksijom bila je potpuno inhibirana u Siah1a / Siah2-null ćelijama, ali se mogla spasiti inhibicijom Phd3 pomoću interferencije RNK. U 293T ćelijama, SIAH2 ciljanje PHD3 za razgradnju povećalo se izlaganjem čak i blagim hipoksičnim uslovima, što se poklapalo sa povećanom transkripcijom SIAH2. Siah2-null miševi podvrgnuti hipoksiji pokazali su poremećeni hiperpnenijski respiratorni odgovor i smanjene nivoe hemoglobina. Zaključili su da kontrola PHD1 i PHD3 putem SIAH1 i SIAH2 predstavlja još jedan nivo složenosti u regulaciji HIF1A tokom hipoksije. Schlisio et al. (2008) otkrili su da je apoptoza uzrokovana povlačenjem NGF (vidi NGFB) iz uzgajanih neuronskih ćelija posredovana putem EGLN3 i njegovog nizvodnog efektora, KIF1B-beta. Minamishima i Kaelin (2010) pokazali su da je gubitak sva tri PHD-a (PHD1, PHD2 i PHD3) u jetri dramatično povećao vrijednosti EPO i hematokrita do koncentracija koje su znatno veće od onih postignutih nakon bubrežne inaktivacije PHD2. Otkrili su da je inaktivacija PHD2 dovoljna da inducira skoro maksimalna bubrežna proizvodnja EPO-a, dok je inaktivacija sva tri PHD-a potrebna da bi se reaktivirala proizvodnja jetrenog EPO-a. Izoforme mišićne piruvat-kinaze PKM1 i PKM2 kodirane su genom PKM2. Koristeći studije nokdauna i prekomjerne ekspresije sa nekoliko ljudskih ćelijskih linija, Luo et al. (2011) pokazali su da PKM2, ali ne i PKM1, stupa u interakciju s HIF1A i stimulira aktivnost transaktivacije HIF1A pod hipoksijskim uslovima. Analiza mutacija pokazala je da je PKM2 komunicirao s HIF1A na više lokacija. PKM2, ali ne i PKM1, sadrži motiv prolilhidroksilacije, LxxLAP, koji je hidroksilirani PHD3, a ta hidroksilacija bila je potrebna za aktivaciju HIF1A, posredovanu PKM2-om. Analiza imunoprecipitacije hromatina pokazala je kolokalizaciju PKM2, PHD3 i HIF1A sa p300 (EP300) na elementima odgovora na hipoksiju u hipoksijskim uslovima. Svi PKM2, PHD3 i HIF1A bili su potrebni za indukciju transkripcije glikolitskih gena i gena transportera glukoze-1 (GLUT1 ili SLC2A1). HIF1A je također inducirao ekspresiju PKM2 u petlji pozitivne povratne sprege tokom prelaska sa oksidativnog na glikolitski metabolizam. PHD enzimi, kao što je PHD3, završavaju signale izazvane hipoksijom hidroksilacijom prolina u HIF1A, što signalizira razgradnju HIF1A zavisnu od ubikvitina. Analizom 2-hibridnog kvasca i koimunoprecipitacije, Hopfer et al. (2006) otkrili su da je protein WD40 pacova Morg1 (WDR83) u interakciji s Phd3. Delecijska i strukturna analiza otkrili su da je gornja površina specifične lopatice propelera WD40 u Morg1 u interakciji s N-terminalnim repom Phd3. Reporteri genske analize sa HEK293 ćelijama otkrili su da koekspresija Morg1 sa Phd3 promovira Phd3-zavisnu inhibiciju endogene aktivnosti HIF-a. Suprotno tome, nokdaun endogenog Morg1 u PC12 ćelijama pacova povećao je aktivnost HIF-a. Zaključili su da MORG1 funkcionira kao skela za PHD enzime.

Dopunska literatura

• Semenza GL (oktobar 2001). "HIF-1, O(2), and the 3 PHDs: how animal cells signal hypoxia to the nucleus". Cell. 107 (1): 1–3. doi:10.1016/S0092-8674(01)00518-9. PMID 11595178.
• Maruyama K, Sugano S (januar 1994). "Oligo-capping: a simple method to replace the cap structure of eukaryotic mRNAs with oligoribonucleotides". Gene. 138 (1–2): 171–4. doi:10.1016/0378-1119(94)90802-8. PMID 8125298.
• Suzuki Y, Yoshitomo-Nakagawa K, Maruyama K, Suyama A, Sugano S (oktobar 1997). "Construction and characterization of a full length-enriched and a 5'-end-enriched cDNA library". Gene. 200 (1–2): 149–56. doi:10.1016/S0378-1119(97)00411-3. PMID 9373149.
• Taylor MS (septembar 2001). "Characterization and comparative analysis of the EGLN gene family". Gene. 275 (1): 125–32. doi:10.1016/S0378-1119(01)00633-3. PMID 11574160.
• Epstein AC, Gleadle JM, McNeill LA, Hewitson KS, O'Rourke J, Mole DR, Mukherji M, Metzen E, Wilson MI, Dhanda A, Tian YM, Masson N, Hamilton DL, Jaakkola P, Barstead R, Hodgkin J, Maxwell PH, Pugh CW, Schofield CJ, Ratcliffe PJ (oktobar 2001). "C. elegans EGL-9 and mammalian homologs define a family of dioxygenases that regulate HIF by prolyl hydroxylation". Cell. 107 (1): 43–54. doi:10.1016/S0092-8674(01)00507-4. PMID 11595184.
• Bruick RK, McKnight SL (novembar 2001). "A conserved family of prolyl-4-hydroxylases that modify HIF". Science. 294 (5545): 1337–40. doi:10.1126/science.1066373. PMID 11598268.
• Oehme F, Ellinghaus P, Kolkhof P, Smith TJ, Ramakrishnan S, Hütter J, Schramm M, Flamme I (august 2002). "Overexpression of PH-4, a novel putative proline 4-hydroxylase, modulates activity of hypoxia-inducible transcription factors". Biochemical and Biophysical Research Communications. 296 (2): 343–9. doi:10.1016/S0006-291X(02)00862-8. PMID 12163023.
• Metzen E, Berchner-Pfannschmidt U, Stengel P, Marxsen JH, Stolze I, Klinger M, Huang WQ, Wotzlaw C, Hellwig-Bürgel T, Jelkmann W, Acker H, Fandrey J (april 2003). "Intracellular localisation of human HIF-1 alpha hydroxylases: implications for oxygen sensing". Journal of Cell Science. 116 (Pt 7): 1319–26. doi:10.1242/jcs.00318. PMID 12615973.
• Cioffi CL, Liu XQ, Kosinski PA, Garay M, Bowen BR (april 2003). "Differential regulation of HIF-1 alpha prolyl-4-hydroxylase genes by hypoxia in human cardiovascular cells". Biochemical and Biophysical Research Communications. 303 (3): 947–53. doi:10.1016/S0006-291X(03)00453-4. PMID 12670503.
• Aprelikova O, Chandramouli GV, Wood M, Vasselli JR, Riss J, Maranchie JK, Linehan WM, Barrett JC (juni 2004). "Regulation of HIF prolyl hydroxylases by hypoxia-inducible factors". Journal of Cellular Biochemistry. 92 (3): 491–501. doi:10.1002/jcb.20067. PMID 15156561.
• Appelhoff RJ, Tian YM, Raval RR, Turley H, Harris AL, Pugh CW, Ratcliffe PJ, Gleadle JM (septembar 2004). "Differential function of the prolyl hydroxylases PHD1, PHD2, and PHD3 in the regulation of hypoxia-inducible factor". The Journal of Biological Chemistry. 279 (37): 38458–65. doi:10.1074/jbc.M406026200. PMID 15247232.
• Masson N, Appelhoff RJ, Tuckerman JR, Tian YM, Demol H, Puype M, Vandekerckhove J, Ratcliffe PJ, Pugh CW (juli 2004). "The HIF prolyl hydroxylase PHD3 is a potential substrate of the TRiC chaperonin". FEBS Letters. 570 (1–3): 166–70. doi:10.1016/j.febslet.2004.06.040. PMID 15251459.
• Baek JH, Mahon PC, Oh J, Kelly B, Krishnamachary B, Pearson M, Chan DA, Giaccia AJ, Semenza GL (februar 2005). "OS-9 interacts with hypoxia-inducible factor 1alpha and prolyl hydroxylases to promote oxygen-dependent degradation of HIF-1alpha". Molecular Cell. 17 (4): 503–12. doi:10.1016/j.molcel.2005.01.011. PMID 15721254.
• Lee S, Nakamura E, Yang H, Wei W, Linggi MS, Sajan MP, Farese RV, Freeman RS, Carter BD, Kaelin WG, Schlisio S (august 2005). "Neuronal apoptosis linked to EglN3 prolyl hydroxylase and familial pheochromocytoma genes: developmental culling and cancer". Cancer Cell. 8 (2): 155–67. doi:10.1016/j.ccr.2005.06.015. PMID 16098468.
• Hopfer U, Hopfer H, Jablonski K, Stahl RA, Wolf G (mart 2006). "The novel WD-repeat protein Morg1 acts as a molecular scaffold for hypoxia-inducible factor prolyl hydroxylase 3 (PHD3)". The Journal of Biological Chemistry. 281 (13): 8645–55. doi:10.1074/jbc.M513751200. PMID 16407229.
• Nakayama K, Gazdoiu S, Abraham R, Pan ZQ, Ronai Z (januar 2007). "Hypoxia-induced assembly of prolyl hydroxylase PHD3 into complexes: implications for its activity and susceptibility for degradation by the E3 ligase Siah2". The Biochemical Journal. 401 (1): 217–26. doi:10.1042/BJ20061135. PMC 1698661. PMID 16958618.